علیرغم اینکه مدت نسبتا زیادی از پیدایش بتن نمی گذرد ( حدود 125 سال ) شناخت علل فساد در پروسه ی تحقیقات میدانی و جلوگیری از بروز آن ، مقاومت زیاد ، استحکام و شکل پذیری بتن استفاده از این ماده را با استقبال روز افزونی مواجه ساخته است. با توجه به گستردگی استفاده از بتن نتایج بهره وری از آن همواره رضایت بخش نبوده و در پاره ای از موارد مسائل و مشکلاتی بوجود آورده است. در سازه های بتنی این پرسش مطرح است که آیا بتن با ترکیبات اولیه ی خویش به تنهایی توانسته است در شرایط زمانی و مکانی مختلف عملکرد بهینه ای داشته باشد؟ متأسفانه بررسی ها و تحقیقات انجام شده در این زمینه، پاسخ منفی را بدست می دهد.
مقاله ی حاضر بر اساس تحقیقات میدانی انجام شده در زمینه ی شناخت علل فساد بتن در استان هرمزگان تهیه گردیده است.
فسادپذیری سازه های بتنی که کاهش دوام سازه یی رع به همراه دارد ، اسباب نگرانی سازه های مهمی چون مجتمع بندری شهید رجائی، سد میناب، خط انتقال آب میناب – بندر عباس و ده ها پروژه ی دیگر را فراهم ساخته است.
شناخت علل فساد بتن در پروسه ی تحقیقات میدانی و جلوگیری از بروز آن در قالب طرح مدیریت حفاظت بتن، جمع بندی و ارائه گردیده است . لذا لازم است که قبل از ورود به بحث اصلی به تبیین اصطلاحات ویژه ای بپردازیم که مکرراً از آن استفاده خواهد شد.
امروزه با عاریه گرفتن اصطلاح خوردگی از بخش متالوژی عنوان؛ خوردگی بتن؛ ابداع شده است . در حالی که واژه خوردگی تعریف روشنی از چگونگی بروز فعل و انفعالاتی که تخریب زودرس بتن را به همراه دارد، به دست نمی دهد.
ازدیاد حجم فولاد درون سازه بتنی بر اثر واکنش های شیمیایی- الکتروشیمیایی، سبب افزایش فشار درون بتن گردیده که نهایتاً فرایند تخریب بتن را به همراه دارد. در این مقطع ترمیم بتن مطلقاً امکان پذیر نبوده و یا انجام آن با هزینه های گزافی همراه است.
شباهت این فرآیند در بتن با بیماری مهلک سرطان عنوان سرطان بتن ( Concrete Cancer ) را مطرح نموده است. اما از آنجا که فرآیند تخریب بتنهای غیر مسلح به گونه دیگری است، واژه فساد بتن را برای تبیین امری که تخریب بتنهای مسلح و غیر مسلح را به همراه دارد مناسب تر یافته ایم.
مدیریت حفاظت بتن
مدیریت حفاظت بتن در بر گیرنده تمامی موارد فنی و اجرائی در حد جزئیات است که طرح، اجرا و بهره برداری از سازه های بتنی را در بر می گیرد .
کشاورزان با استفاده از واژگان کاشت، داشت و برداشت تعریف جامعی را در امر کشاورزی ارائه نموده اند. چنانچه ما نیز چنین تعریفی را برای امور عمرانی کشور داشته باشیم از به هدر رفتن میلیاردها ریال سرمایه های ملی جلوگیری کرده ایم.
اجزای تشکیل دهنده مدیریت حفاظت بتن
می توان اجزای تشکیل دهنده مدیریت حفاظت بتن را به طریق زیر فهرست بندی کرد :
الف – تأمین سرمایه
ب- تأمین دانش فنی و نیروی انسانی متخصص
پ- شناخت مصالح و مواد اولیه
ج- شناخت عوامل فساد بتن
چ – شناخت اقلیم و عوامل محیطی
ح- تهیه مصالح و مواد مناسب و نگهداری آنها در شرایط خوب و استاندارد
د- تحقیقات:
( تحقیقات خود شامل دو جزء است که بهینه سازی و جایگزینی مواد جدید مقاوم در برابر عوامل فساد بتن و پیدا کردن روشهای جدید مبارزه با فساد بتن را شامل می شود.
ر- طرح اختلاط بتن
ل- تولید، اجرا و عمل آوری
ن- نگهداری
مدیریت حفاظت بتن با هدف تقلیل ضایعات و جلوگیری از بروز واکنشهای منفی درون سازه های بتنی دستورالعمل هایی را در بر دارد که می توان نوعاً آن را به سازه های دیگر اعم از فلزی، خاکی و ........ تعمیم داد.
الف – تأمین سرمایه :
تأمین سرمایه کافی به منظور انجام دقیق امر طراحی و اجرا و بهره برداری از سازه در اولویت قرار دارد. عدم امکان تأمین بخشی از سرمایه یعنی عدم تحقق بخشی از اهداف پروژه.
ب- تأمین دانش فنی و نیروی انسانی متخصص
تأمین دانش فنی و نیروی انسانی متخصص به عنوان دو بخشی که بطور متقابل یکدیگر را پوشش می دهند مطرح است و عدم تأمین و یا حذف بخشی از آن سلامت سازه ای را زیر سؤال خواهد برد.
پ- شناخت مصالح و مواد اولیه
شناخت مصالح و مواد اولیه مصرفی در بتن تعاریف و استانداردهای خاص خود را دارند و با در نظر گرفتن این استانداردها بایستی نسبت به تهیه و بکارگیری آن در امر احداث سازه های بتنی اقدام نمود. نادیده گرفتن و قصور در اجرای استانداردها و دستورالعمل های فنی یعنی به خطر انداختن استحکام، دوام و بقای سازه ای.
ج- شناخت عوامل فساد بتن
شناخت عوامل فساد بتن که تا کنون شناسائی و طبقه بندی گردیده اند عبارتند از :
1- نمکها ؛ 2- اسیدها ؛ 3- گازهایی نظیر گاز کربنیک ؛ 4- پوشش نا کافی بتن بر روی فولاد ؛ 5- کیفیت پایین عمل آوری بتن ؛ 6- بار اضافی ؛ 7- آب و رطوبت ؛ 8- فرآیند یخبندان ؛ 9- خوردگی میکروبی ( SRB ) ؛ 10- باکتری های اکسید کننده گوگرد .
چ – شناخت اقلیم و عوامل محیطی
بحث کلرورها و سولفاتها در سطح کشور همراه سایر عوامل فساد بتن را تحت الشعاع قرار داده و عوامل دیگری که به فساد منجر می شود مورد غفلت قرار گرفته است ( نمونه حاضر آن سازه های بتنی گوناگون در سطح تهران بزرگ ) و اگر به بند “ ج “ که گاز کربنیک را به عنوان یکی از عوامل فساد بتن مطرح ساخته است نظری بیندازیم دیگر هیچگاه سازه بتنی اکسپوز را در سطح شهری که مالامال از گازهای مونو و دی اکسید کربن است احداث نخواهیم کرد.
بررسی های علمی نشان می دهد که گاز کربنیک موجود در هوا سبب کربناتیزه شدن بتن و کاهش مقاومت آن می گردد. به طوری که یک عامل نفوذی بعمق20 میلی متر می تواند تا میزان 35 نیوتن بر میلی متر مربع مقاومت بتن را طی 30 سال کاهش دهد .
نمک آب دریاهای آزاد آب خلیج فارس که البته میزان این املاح در نواحلی ساحلی به علت تبخیر بیشتر دو چندان می گردد و این ارقام بیانگر آن است که حاشیه خلیج فارس سازه بتنی ما به طور همزمان مورد هجوم دو عامل مخرب سولفات و کلر قرار می گیرد.
ح- تهیه مصالح و مواد مناسب و نگهداری آنها در شرایط خوب و استاندارد
آئین نامه های مجاز بتن در کشورهای مختلف و از جمله آئین نامه بتن ایران تهیه مصالح مرغوب و انبار نمودن آن در شرایط مطلوب را توصیه نموده است. تحقیق در امر فساد بتن در مجتمع بندری شهید رجایی بندر عباس نشان داد که هیچ یک از مصالح مصرفی در بتن برابر توصیه های آئین نامه ای تهیه و مصرف نگردیده است.
( تهیه و دپوی شن و ماسه در محیط باز و در مجاورت ماسه های روان آغشته به یون کلر و سولفات، نشستن شبنم حاوی کلروسولفات و انبار نمودن پاکتهای سیمان تا 17 کیسه بر روی هم، ( استاندارد 7 کیسه ) استفاده از آب حاصله از دستگاههای آب شیرین کن با خاصیت قلیایی بسیار بالا، استفاده از بتن خشک، عدم اجرای بتن با چگالی مناسب از بارزترین علل فساد بتن در مجتمع بندری شهید رجائی بندر عباس بوده اند. تهیه مصالح مرغوب از مسافتهای دور را نباید به دلیل افزایش هزینه به تهیه مصالح نامرغوب از مسافت نزدیک ترجیح داد.
د- تحقیقات :
چون عمدتاً تحقیقات میدانی انجام شده در حاشیه خلیج فارس صورت گرفته است و مضافاً این که این خلیج به علت عمق کم و گستردگی زیاد و عدم سیرکولاسیون کافی آب به علت عرض کم دهانه آن و همچنین تجربه زیاد، بصورت اکوسیستم خاصی عمل می کند علاوه بر میزان بسیار زیاد املاح در میلی لیتر دمای 34-33 درجه شرایطی استثنایی را پدید آورده که طرح اختلاط بتن ویژه ای را طلب می نماید و تا کنون متأسفانه هیچ یک از آئین نامه های داخلی و خارجی بتن به آن نپرداخته اند. تحقیقات در شرایط آزمایشگاهی در بر گیرنده پاسخ های صحیح و دقیق نبوده است و ضرورت دارد که این تحقیقات را به سمت و سوی تحقیقات محیطی بسط داد. بدیهی است که امر تحقیقات باید در دو زمینه بهسازی و جایگزینی مواد جدید و مقاوم در برابر عوامل فساد بتن و از سویی پیدا کردن روشهای جدید مبارزه با فساد بتن انجام گیرد.
ر – طرح اختلاط بتن
طرح صحیح صورت مسأله بر اساس شناخت دقیق اقلیم، مکان، مصالح و نوع سازه، امکان تهیه طرح مطلوب بتن را بدست می دهد. طرح اختلاط بتن به مانند هر گونه طراحی دیگر بایستی به صورت موردی و منفرد انجام گیرد و از استفاده عمومی طرح اختلاط واحد بتن اکیداً اجتناب شود . اختلاط بتن بایستی با درصد و طیف مناسبی از عناصر ریزدانه و درشت دانه انجام گیرد و حذف بخشی از این موارد به مخاطره انداختن سازه بتنی، محسوب می شود.
ل – تولید، اجرا و عمل آوری
اجرا و عمل آوری بتن از مهمترین مباحث مربوط به بتن می باشد که مکمل طرح اختلاط بتن بوده و اجرای صحیح و دقیق آن امکان اتصال بتن با چگالی زیاد را بدست می دهد که به علت فشردگی زیاد اجزای بتن راه نفوذ عوامل را به درون بتن سد نموده و استحکام و دوام سازه ای را تضمین می نماید.
ن- نگهداری
نگهداری سازه های بتنی از مهمترین بحثهای مدیریت حفاظت بتن می باشد که بکارگیری آن در تمامی دوران بهره برداری توصیه گشته و امروزه در تمامی کشورهای پیشرفته به طور جدی مورد توجه قرار گرفته است .
نتیجه گیری :
با توجه به پهناوری کشور و شرایط مختلف اقلیمی و محیطی، تهیه و تنظیم آئین نامه های منطقه ای بتن و فولاد امری ضروری است و بهره برداری بی دردسر از سازه ها ایجاب می کند که به امر طراحی، اجرا و بهره برداری سازه ای توجه ویژه ای مبذول شود، از این رو در جهت تکمیل طرح مدیریت حفاظت بتن طرحی را تحت عنوان شناسنامه سازه ای تهیه و ارائه نموده ایم که امیدواریم پس از کسب نظر اساتید، دانشمندان و صاحبنظران به عنوان امری واجب و ضروری در راه حفظ و نگهداری سرمایه های ملی و کلیه سازه ها ( اعم از بتنی، خاکی، فلزی و ... ) مورد استفاده قرار گیرد.
